溶解度パラメータ（SP値・HSP値）の基礎と応用、Hansen溶解球法の活用ノウハウ最前線 2ヵ月連続セミナー

セミナー趣旨

　J.H.Hildebrandが正則溶液理論の研究において定義した溶解度パラメータ（Solubility　Parameter：δ[J/cm3]1/2）は、物質（気体・液体・固体）の凝集エネルギー密度の平方根で示される物質固有の物性値であり、SP値として一般に知られています。現在でも、SP値は、物質-物質間の溶解度、ぬれ性、接着性、溶媒中微粒子の分散性の評価に多用されています。C.M.Hansenは、Hildebrand が提案したSP値の凝集エネルギーの項を、それぞれの物質の分子間に働く相互作用エネルギーの種類によって分割し、SP値を、分散力項（δd）双極子間力項（δp）、水素結合力項（δh）として表し、Hansen溶解度パラメータ（以下：HSP値）として提案しました。さらに、Hansenは、3次元型のHSP値の水素結合力項（δh）をドナーとアクセプターに分割した4次元型のHSP値を提案した。ここでは、3次元型HSP値（３D-HSP）に加えて4次元型のHSP値（４D-HSP）の意味・計算方法、評価方法、Raの考え方を、実施例として（ナノ粒子表面の4次元型HSP値評価、イオン液体の4次元型HSP値評価について解説する。
　現在、HSP値は高分子-溶媒間、高分子-高分子間などの相溶性評価、ナノ粒子の溶媒中での凝集・分散性評価、各種樹脂の溶媒に対する耐性評価、界面活性剤、イオン液体、液体物性値（表面張力、屈折率、誘電率、熱伝導度、比熱、沸点、融点など）との相関など、幅広く用いられています。また、HSP値は、化学製品の製造工程において、溶質に対する最適溶媒の選択や混合溶媒の最適な組み合わせの選定、さらに、最適混合比などにも有効であることが報告されています。近年、Hansenの研究グループは、分子構造が未知である高分子やフラーレン、カーボンブラック、TiO2などの微粒子・ナノ粒子表面のHSP値を実験的に求める新しい手法として、Hansen solubility sphere法（以下Hansen溶解球法）を提案しており、その汎用性の高さから現在多くの研究者から注目されています。
　さらに今回は、4次元型のHSPの考え方を説明します。

セミナープログラム

基礎編：2022年2年8日(火)

（１）溶解度パラメータ(SP値・HSP値)の基礎
はじめに
　○“Hildebrand溶解度パラメータについて（原著より）”
　○正則溶液理論から導かれた溶解度パラメータの意味
　○物性値としての溶解度パラメータの価値
　○一般的な物質（気体・液体・固体）の溶解度パラメータの総論
　○HildebrandおよびHansen溶解度パラメータの相互関係

１．溶解平衡の基礎知識
　1.1 物質の溶解現象と溶解度
　1.2 液体の種類と特性
　1.3 溶解度に関係した溶液モデルの種類
　1.4 溶解度に寄与する因子

２．溶解度パラメータの推算に利用できる液体の一般通性
　2.1 溶解度
　2.2 蒸気圧
　2.3 臨界定数（臨界温度、臨界圧力、臨界体積）
　2.4 密度、沸点、融点、表面張力、屈折率、誘電率など

３．溶解度の測定法および測定装置
　3.1 溶解度測定に影響を与える因子
　3.2 気体の溶解度と測定装置と測定方法
　3.3 液体の溶解度と測定装置と測定方法
　3.4 固体の溶解度と測定装置と測定方法

４．溶解度パラメータ(SP値)の基礎と応用
　4.1 Hildebrandの溶解度パラメータ(SP値)の定義
　4.2 Hildebrandの溶解度パラメータの計算方法
　4.3 Hildebrand溶解度パラメータによる溶解性評価の基礎

（２）溶解度パラメータ(SP値・HSP値)の測定方法
５．Hildebrand溶解度パラメータの種々物性からの計算方法
　5.1 蒸発熱からのSP値の計算方法
　5.2 Hildebrand Rule（沸点）によるSP値の計算方法
　5.3 表面張力からのSP値の計算方法
　5.4 屈折率からのSP値の計算方法
　5.5 溶解度からのSP値の計算方法
　5.6 界面活性剤のHLB値からのSP値の計算方法
　5.7 その他の物性値からのSP値の計算方法

（３）分子グループ寄与法によるHSP値の計算方法
６．溶解度パラメータ(SP値)の分子グループ寄与法による計算
　6.1 Hildebrand（SP値）
　6.2 Smallの計算方法と計算例
　6.3 Rheineck & Linの計算方法と計算例
　6.4 Kreveren & Hoftyzerの計算方法と計算例
　6.5 Fedors の計算方法と種々の計算例）
　6.6 Hansenの計算方法と計算例）
　6.7 Hoyの計算方法と計算例
　6.8 Stefanis&Panayiotou法（S&P法）と計算例
　6.9 HSPiPプログラム（2004）紹介（Hansen先生）
　6.10 JKU-HSPプログラム2018（関西大学）と各種計算例
　6.11 関西大学HSPプログラム2021（関西大学）と各種計算例
　6.12 イオン液体HSP値推算プログラム開発

（４）各種プログラムソフトによるHSP値の計算方法
７．溶解度パラメータの計算
　7.1 液体および溶液のHSP値の計算方法および計算例
　7.2  分子構造からのHSP値の計算方法および計算例
　7.3  HSP値による溶媒および混合溶媒の最適な選択方法
　7.4 混合溶媒のHSP値の測定と実測例
 
８．溶解度パラメータのプログラムによる計算実演
　8.1 液体および液体のSP値のプログラムによる計算例
　8.2 分子構造からのSP値のプログラムによる計算例
　8.3 SP値計算プログラムの紹介（Fedors,Hansen,Hoy法,関西大学HSPプログラム）

（５）Hansen溶解度パラメータを用いた評価方法
９．多成分系混合溶媒の溶解度パラメータの計算方法
　9.1 2成分溶液の溶解度パラメータの計算方法
　9.2 多成分溶液の溶解度パラメータの計算方法
　9.3 多成分溶液の溶解度パラメータの実測方法
　9.4 HSP値を用いた溶解のための最適混合比の考え方
　9.5 混合溶媒の非理想性の測定（理想混合との比較）
　9.6 混合溶媒の非理想性の測定と３Dグラフ上での評価
　9.7 Wilson式によるHSP値の非理想性の相関と予測

１０．Hansen溶解度パラメータ(SP値)を用いた溶解性の評価法
　10.1 Hansenの溶解度パラメータを用いた評価法
　10.2 HSP値の三角線図による評価（Hansen-Teasグラフ）
　10.3 Hansen Solubility Windowの考え方
　10.4 溶解度パラメータを用いた溶解性の評価
　　　 (HildebrandとHansenのSP値およびHSP値の比較)

（６）Hansen溶解球の考え方およびHansen－3Dプロットの利用法
１１．Hansen球の考え方およびHSP値の3Dグラフの意味
　11.1 Hansen Solubility Sphere Methodの原理と考え方
　11.2 ３Dグラフ上での相溶性・溶解性の評価
　11.3 ３Dグラフ上での多成分系混合溶媒の評価
　11.4 4次元型HSP値（４D-HSP）の解説と適用範囲
　11.5 Hansen溶解球法の原理と特徴

　□質疑応答□

応用編：2022年3月8日(火)

（６）Hansen溶解球の考え方およびHansen－3Dプロットの利用法
　※1日目の復習になります。

（７）Hansen溶解球法によるHSP値の種々の測定方法
１２．Hansen溶解球法による物質のHSP値の測定
　12.1 Hansen球法によるHSP値の測定方法（固体・液体・気体）
　12.2 微粒子・ナノ粒子表面のHSP値の測定（研究室論文紹介2019-2020）
　12.3 炭素材料、オイル、プラスチック、ポリマーのHSP値の測定
　12.4 生体材料のHSP値の測定および実施例
　12.5 HSP値の異性体構造への影響評価（実測例）
　12.6 HSP値のポリマー重合度への影響評価（実測例）
　12.７ Hansen球法のプログラム（HSPiPプログラムの様々な応用）

（８）Hansen溶解度パラメータ計算ソフトの応用
13．HSP値計算ソフトHSPiPプログラムおよびJKU-HSPプログラム
　13.1 HSPiPプログラムの紹介
　13.2 JKU-HSPプログラム（2018）の紹介
　13.3 JKU-HSPプログラムの新しいパラメータの開発状況
　13.4 関西大学HSPプログラム（2020）の紹介
　13.5 JKU-HSPおよび関西大学HSPプログラムの推算精度と応用
　13.6 HSPiPプログラムの応用

（９）Hansen溶解球（3次元型、4次元型）およびHSP値の実用 最前線
１４．４次元型HSP値（４D-HSP）の考え方と応用
　14.1 3D上のHansen溶解度パラメータの改良の必要性
　14.2 4次元型HSP値（４D-HSP値）の提案と意義
　14.3 水素結合項（δh）へのドナー,アクセプター導入とその考え方
　14.4 4次元型HSP値（４D-HSP値）の実用性について（微粒子分散性評価、イオン液体評価）

１５．溶解度パラメータ(HSP値)を用いた微粒子・ナノ粒子の凝集・分散性評価
　15.1 微粒子・ナノ粒子表面のHSP値の測定方法（各種実施例説明）
　15.2 シリカ粒子の表面HSP値の測定
　15.3 アミノ基で修飾されたシリカ粒子表面のHSP値の測定
　15.4 シラノール基で修飾されたシリカ粒子のHSP値の測定
　15.5 シランカップリングされた微粒子表面のHSP値測定
　15.6 酸化銅微粒子表面のHSP値の測定及び表面修飾効果（実施例）
　15.7 4次元型HSP値におけるRa（４D）の考え方（Hansenの定義および研究室での改良案）
　15.8 4次元型HSP値を用いたナノ粒子の分散・凝集性の評価(４D-HSP実測例)
　15.9 4次元型HSP値を用いたイオン液体のポリマー溶解性評価（４D-HSP実測例）

１６．炭素材料のHSP値の測定および溶解性評価
　16.1 種々の炭素材料のHSP値の測定方法
　16.2 フラーレン（C60）のHSP値の測定
　16.3 石油から分離された種々のアスファルテンのHSP値の測定
　16.4 カーボンブラックのHSP値の測定
　16.5 炭素材料のHSP値の評価

１７．ポリマー、樹脂、オイルのHSP値の測定と溶媒耐性評価
　17.1 HSP値を用いたポリマー、樹脂の相溶性の評価
　17.2 バイオエタノール混合ガソリンのHSP値の測定
　17.3 バイオディーゼルオイルのHSP値の測定
　17.4 HSP値を用いた種々の樹脂の溶媒耐性試験

１８．界面活性剤および化粧品材料のHSP値の考え方と測定
　18.1 界面活性剤のHLB値による評価
　18.2 界面活性剤のHSP値の考え方と測定方法
　18.3 界面活性剤Hansen溶解球（2球）の意味
　18.4 界面活性剤の疎水球と親水球と分子構造との関係
　18.5 UVフィルターのHSP値と相溶性
　18.6 UVフィルターの溶解度とHSP値（Ra）の関係
　18.7 界面活性剤のHSP値による相溶性評価

１９．天然物からの有価成分のHSP値と選択的分離への応用
　19.1 天然物に含まれる機能性物質のHSP値の計算および抽出溶媒の選定
　19.2 大豆からのフラボノイド（大豆イソフラボン）の分離
　19.3 ミカンからのLリモネンの分離
　19.4 ハバネロからのカプサイシンの分離
　19.5 ホップからのポリフェノールの分離

（10）生体材料（アミノ酸、タンパク質）のHSP値の測定と評価
２０．生体高分子、生体材料のHSP値の測定と実測例
　20.1 生体材料のHSP値の測定方法（実測例）
　20.2 アミノ酸、タンパク質、コラーゲンのHSP値
　20.3 眼球（目）の表面のHSPの測定と評価
　20.4 皮膚表面のHSP値の測定と評価
　20.5 動物代替試験へのHSP技術の応用

（11）Hansen溶解度パラメータの将来展望について
おわりに
　○溶ける、溶けないを、見極（予測）する意味
　○Hildebrand溶解度パラメータの応用と限界
　○Hansen溶解度パラメータの幅広い応用と将来展望
　○将来期待されているHSP値の応用分野（医学、食品、薬学）
　○現場における溶解性評価の高度化・迅速化に対するHSP値の価値
　○溶解に係る新規材料開発のHSP値高度利用の方向性

　□質疑応答□

セミナー講師

関西大学 副学長／研究推進部長／社会連携部長／環境都市工学部　教授
博士(工学) 山本 秀樹 氏

セミナー受講料

定価：82,500円（オンライン受講価格：70,400円）

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